Piattaforma eXPert SCADA - Informazioni di Prodotto - SDI Automazione
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Piattaforma eXPert SCADA Informazioni di Prodotto
Sommario
Sdi … 40 anni di automazione italiana
La piattaforma eXPert SCADA:
Storia
Caratteristiche generali & dimensionamenti
Moduli principali (Run-Time)
Soluzioni di «Disaster Recovery» e architetture di sistema implementate
Moduli principali (Configurazione)
Domande e chiarimenti
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eXPert SCADA Storia
Nel 1979 Sdi realizza e installa la piattaforma PSCS per ENEL e ENI
PSCS (Plant Supervisory and Control System) è una piattaforma tipo SCADA per la
supervisione controllo di centrali termoelettriche, impianti di estrazione e trattamento di gas
metano, reti di distribuzione di energia elettrica e gas, simulatori di addestramento e
ottimizzazione
Anni ’90: da PSCS a WIN/PSCS
Nel 2001 viene introdotto sul mercato eXPert che, senza soluzione di continuità con
l’esperienza maturata nel passato, incontra le mutate esigenze tecnologiche di telecontrollo
remoto di impianti di produzione e reti di servizi nel mondo dell’energia dei principali
operatori Italiani
… da non dimenticare la piattaforma HW di controllo STAR per applicazioni RTU e DCS
3
eXPert SCADA Generalità e Dimensionamenti (1/4)
Piattaforma di tipo Modulare
Architettura: Client-Server via rete TCP-IP
Disponibilità: Garantita la continuità di servizio attraverso la ridondanza di ciascun elemento
di sistema (modulo, rete, …) e architetture Disaster Recovery native
Scalabilità: Garantita attraverso l’impiego di più Moduli funzionali o estensione di quelli in uso
(tag, driver, pagine sinottico, nuove funzionalità, …) senza alterare la piattaforma base
Versatilità: per adattarsi alle esigenze d’impianto tenendo conto di:
Prestazioni: Pensata per garantire elevate prestazioni con un limitato «Consumo di Risorse»
Sicurezza: Gestione delle più moderne Best-Practice in termini di Cyber Security
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eXPert SCADA Generalità e Dimensionamenti (2/4)
Tipi di tag gestiti nella base dati di eXPert SCADA:
Genere:
Analogici (Ax-y), Digitali (Dx-y), Organi (OR), Stringhe (ST)
Funzione (x):
Acquisiti (A): informazioni in ingresso al sistema
Calcolati (C): Informazioni calcolate internamente al sistema
Uscita (O): Informazioni in uscita dal sistema
Diagnostica (D): Informazioni di diagnostica del sistema (comunicazioni, stato dei moduli, …)
Tipo (y):
Standard (S): Funzioni di calcolo predefinite nel sistema (somma, differenza, media, integrale, …)
Applicazione (A): Informazioni di appoggio elaborate da applicazioni di sistema (Automazioni interne,
esterne, programmi utente , ..)
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eXPert SCADA Generalità e Dimensionamenti (3/4)
Alcuni dati su eXPert SCADA:
Dimensionamento DB:
262.000 AA, 131.000 AO, 1.000.000 DA, 262.000 DO
262.000 AC-S, 262.000 AC-A , 1.000.000 DC-S, 520.000 DC-A
260.000 OR, 131.000 ST
DB Allarmi: 12 DB, ciascuno con 32.000 allarmi
Periferiche: 2048 dispositivi esterni (MTU, RTU, PLC, DCS) interfacciabili
Tag in archiviazione storica: AA, AC, AO, DA, DC, OR, ST (e sottotipi)
HMI: Massimo 128 stazioni operatore collegabili
Pagine video: Limitate dalla capacità dei supporti HD, virtualmente illimitate
Dimensione massina pagina video: 40x40 video
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eXPert SCADA Generalità e Dimensionamenti (4/4)
Alcune prestazioni di riferimento:
Contesto:
Sistema STOP-PC (HMI-SCADA-I/O Server installati sul medesimo elaboratore) in
configurazione singola o duale con PC basata su CPU a partire dalla classe Intel I-5 (2.70
GHz).
La tabella seguente fa riferimento a configurazioni con acquisizione da rete di campo
Ethernet 802.3 con protocollo TCP/IP a 100 Mbit/sec
Dati:
Velocità di acquisizione punti analogici dall'esterno (Max.): 2000 mis/s
Velocità di acq. variazioni digitali dall'esterno (dato di punta su 1 sec.): 2000 var/s
Segnalazione generica di nuovo allarme: 100 ms
Presentazione di nuovo valore su pagina già in visualizzazione: 650 ms
Presentazione di nuovo allarme su pagina allarmi: 100 ms.
7
eXPert SCADA Layout Architetturali
Considerando l’architettura Client-Server: ogni Modulo può essere ospitato su un elaboratore
differente ad esso dedicato, oppure tutti i moduli sono ospitati dallo stesso elaboratore:
Singolo Elaboratore (STOP-PC)
Architettura SCADA
Moduli distribuiti (SCADA): M2
Architettura STOP-PC
M2 M5 M5
M1 M3 M1
M6 M6
M3
M4 M4
8
eXPert SCADA Moduli Principali
I componenti della piattaforma eXPert SCADA sono disponibili in tre principali ambiti:
Run-Time
Archiviazione, Elaborazione dati e Consultazione (AEC)
Configurazione (Engineering)
9
eXPert SCADA Moduli Principali - Runtime
Principali moduli Run-Time della piattaforma eXPert SCADA:
SCADA
HMI
I/O Server
Remote Alarming
Soft PLC
Connectivity
10eXPert SCADA Moduli Principali - SCADA
Principali elementi del modulo SCADA:
Banca dati real-time dinamica (DBS) basata su DataBase proprietario, gestione completa in
memoria dei dati per garantire tempi di accesso alle informazioni «trascurabili»
Aggiornamento della banca dati in continuo
Tipi di punti (tag) gestiti:
Punti di tipo analogico (Ingresso e Uscita, Acquisiti e Calcolati)
Punti di tipo digitale (Ingresso e Uscita, Acquisiti e Calcolati)
Punti di tipo organo e stringa
Tutti i punti sono corredati da flag di stato (Validità, Forzamento, Grande Variazione, …)
11eXPert SCADA Moduli Principali - SCADA
Punti di tipo «Calcolata Standard» già disponibili a sistema (più di 30):
Integrale nel tempo di una misura su base oraria, giornaliera o mensile
Accumulo nel tempo di una misura su base oraria, giornaliera o mensile
Scarto quadratico medio nel tempo di una misura su base oraria, giornaliera o mensile
Calcolo della portata di un gas a norme AGA, AGA8, UNI, …
Filtro del primo ordine di una misura
…
Punti di tipo «Calcolata Libera» (definibili liberamente da utente):
Calcolata libera: descritta da una formula, in notazione “C like”.
Calcolata definita in una routine esterna definita dall’utente in un linguaggio di alto livello (C,
C++, Visual Basic).
12eXPert SCADA Moduli Principali - SCADA
Memorizzazione eventi e liste RCE
HMI
(Registrazione Cronologica Eventi) o SOE con HMI HMI
risoluzione del ms
Acquisizione dati da apparati su rete di campo
Historian SCADA Historian
attraverso Moduli I/O Server
Sincronizzazione temporale (GPS, NTP
Server) I/O Server I/O Server
Archiviazione storica attraverso Moduli I/O Server
Historian
Accesso ai dati d’impianto attraverso i moduli
HMI
13eXPert SCADA Moduli Principali - SCADA
La piattaforma eXPert SCADA è in grado di gestire allarmi per:
Anomalie di acquisizione
Variazione del valore di un punto analogico e digitale
Variazione dello stato di un organo
Variazione dello stato di validità dell’informazione
Variazione del contenuto di un punto stringa alfanumerica
La gestione degli allarmi copre l’intero ciclo di vita degli stessi attraverso funzionalità di:
Rilevamento, Trattamento, Memorizzazione, Visualizzazione, Stampa allarmi ed eventi (Libro
giornale), Memorizzazione allarmi ed eventi in database relazionale, Visualizzazione degli ultimi
allarmi, Inibizione
14eXPert SCADA Moduli Principali - SCADA
Gestione organi d'impianto (Calcolo dello stato corrente, Inibizione degli allarmi)
Gestione comandi («a ritenuta», «ad impulso» o «treno di impulsi») ed eventuali time-out sugli
organi associati
Archivi di Libro Giornale e Tabulati RCE (accessibili via HMI con funzioni di filtraggio ed
estrazione via Excel, PDF, XML)
Gestione stampanti (Fino a 8 di Libro Giornale con strategie di fail-over, Hard Copy e Report)
15eXPert SCADA Moduli Principali - SCADA
Programmi applicativi utente ed estensioni al
Modulo base SCADA:
Soft Logic:
Automazioni gestite attraverso
logiche in accordo allo standard IEC
61131-3 (SFC, FBD, ST)
Automazioni create utilizzando il
linguaggio POL di basso livello della
piattaforma eXPert
16eXPert SCADA Moduli Principali - SCADA
Programmi applicativi utente ed estensioni al Modulo
base SCADA:
Estensioni a SCADA (PAG)
Moduli DLL che operano nel «core» dello SCADA
PAG
Realizzati da Sdi o dall’utente attraverso
l’impiego di codice C o C++ SCADA
A partire da una libreria di sviluppo che rende
disponibile le funzioni native di lettura e
scrittura dei dati nel DB del sistema SCADA e le
strutture dati in esso contenute DB Realtime
SCADA
17eXPert SCADA Moduli Principali - SCADA
Il Modulo SCADA può essere fornito in modalità duale:
HMI
Dualità gestita attraverso:
HMI HMI
Dispositivo iWDU di Sdi: Collegato via USB ai
due elaboratori, tempi di commutazione di
Historian SCADA Historian
circa 300 ms SCADA
Doppio collegamento Ethernet TCP/IP
Dualità in backup caldo I/O Server I/O Server
I/O Server
18eXPert SCADA Moduli Principali – I/O Server
Principali elementi del modulo I/O Server:
Modulo di adattamento tra il protocollo dei dispositivi
di campo e la piattaforma eXPert
Disegnato su 4 layer indipendenti
Configurazione duale
Gestione diretta delle linee di comunicazione
(dedicate, commutate (GSM, PSTN, ISDN, …),
Ethernet, radio, …)
Elevate funzioni di Diagnostica per: Nodi, Linee e
Modem
19eXPert SCADA Moduli Principali – I/O Server
Principali protocolli supportati:
MODBUS: Seriale Master/Slave (RTU, ASCII), TCP Client/Server
MODBUS IEC 60870-5-101 Master/Slave
IEC 60870-5-104 Client/Server
IEC 60870-5-103 Master
IEC 61850, MMS-UCA2
OPC Client/Server
DNP3.0
20eXPert SCADA Moduli Principali – HMI
Principali elementi del modulo HMI :
E’ integrabile con Active Directory per una gestione unificata degli utenti e dei privilegi
Il sistema è dotato di un set di pagine video «Pre
caricate» per le funzioni di diagnostica e di base
Pagine video di processo e di diagnostica possono
essere generate per consentire di specializzare
l’applicazione per l’impianto dotandole di funzioni
di: Zooming, Scrolling, Panning, Detailing e
Decluttering
L’interfaccia consente di richiamare delle pagine
video di livelli gerarchici differenti e di tipo pop-up
21eXPert SCADA Moduli Principali – HMI
Gestione multi-monitor e organizzazione
del video sulla base delle esigenze del
Cliente:
Finestra principale (o di sistema)
Finestre di sfondo
Finestre sovrapponibili
Pop-Up
Disponibilità di:
«Elenchi di Pagine»
Pagine HMI basate sui dati storici per funzionalità «Roll-Back»
«Web Hosting» di interfacce WEB (via URL) contenute direttamente nella pagine HMI
22eXPert SCADA Moduli Principali – HMI
Visualizzazione degli allarmi:
Viste e filtri del database allarmi liberamente configurabili o con
pagine dedicate pre-configurate
Gestione allarmi in struttura gerarchica (zone, gerarchie, natura)
Riconoscimento singolo e multiplo
Colonne visualizzabili configurabili
Fino a 8 «extra-field» configurabili per ciascun tag da poter
utilizzare per arricchire le informazioni di allarme
Funzione di «Alarm Tracking» e «Alarm Help»
Gestione allarmi del tipo a tessera (Cumulativi)
Liste eventi e RCE memorizzate in database relazionale
23eXPert SCADA Moduli Principali – HMI
Diagnostica on-line di sistema e di periferia
24eXPert SCADA Moduli Principali – Remote Alarming
Principali elementi del modulo Remote Alarming:
Chiamata del personale reperibile quando l’impianto non è presidiato
Gestione di messaggi vocali attraverso schede di sintesi vocale
Possibilità di organizzare il personale reperibile in squadre gestendone i turni
Richiesta di chiamata, richiamata e politiche di «fail-over»
Inibizione degli allarmi
25eXPert SCADA Moduli Principali – Connectivity
Principali elementi delle funzioni di Connectivity:
Web Services: collegamento a sistemi ERP e area IT
API (Libreria ISA)
SNMP Client: collegamento a software di Network Management o dispositivi di
rete per ottenerne la diagnostica (su polling o via «trap»)
SNMP Agent: per rendere i moduli del sistema eXPert SCADA diagnosticati da un
software di Network Management
eXPert SCADA data-link: scambio dati coordinato fra più moduli eXPert SCADA via
protocolli IEC 60870, la configurazione è gestita in modo univoco dalla stazione di
ingegneria
26eXPert SCADA Moduli Principali - AEC
Principali moduli Run-Time della piattaforma eXPert SCADA:
Historian
Historian ETL
Reporting
WEB HMI
27eXPert SCADA Moduli Principali – Historian
Principali elementi del modulo Historian:
Il sistema eXPert può essere dotato di fino a N. 4 moduli Historian contemporanei, ciascuno in
grado di gestire fino N. 4 sessioni parallele di archiviazione (Archiver)
Gestione di un massimo di 150 archivi per sottostazione
28eXPert SCADA Moduli Principali – Historian
Ciascun modulo Historian può:
Essere installato sul medesimo elaboratore degli altri Historian o su elaboratori
differenti
Essere fornito in modalità singola o duale
Archiviare le medesime tag di altri moduli o tag differenti con frequenze e profondità
differenti
La piattaforma eXPert SCADA integra nativamente il supporto per Oracle Golden Gate
La visualizzazione dei dati storici è possibile da HMI in modo trasparente rispetto al tipo di
archiviazione scelta
Estrazione in formato Excel, PDF, …
29eXPert SCADA Moduli Principali – Historian
Il sistema eXPert è dotato di N. 2 tipologie di moduli Historian:
Tipo File-Based: in formato compresso per ridurre l’occupazione su disco e garantire
archiviazioni fino al secondo dei dati d’impianto
Tipo RDBMS: su DB relazionale Oracle per garantire lunghi periodi di archiviazione «in
linea» dei dati (anche 10 anni) oltre che la massima fruibilità dei dati e interoperabilità
con sistemi esterni
30eXPert SCADA Moduli Principali – Historian
Modalità di archiviazione dei dati
Archivio periodico: a intervalli periodici predefiniti
Archivio lento/veloce: solo al cambiare dei dati, per ridurre lo spazio occupato
Archiviazione «vettoriale»: file dati da periferiche remote in istanti temporali differenti
Archiviazione degli eventi:
Allarmi d’impianto
Allarmi di diagnostica
Libro giornale
Funzionalità «Store & Reload» per Modulo Historian (Tipo RDBMS )quando sono necessarie attività
di manutenzione sul DB relazionale così da poter disporre in ogni caso dei dati storici d’impianto
Funzione ETL (extract, transform, load)
31eXPert SCADA Moduli Principali– Historian ETL
Historian ETL è la soluzione proposta da Sdi per la gestione delle funzioni di Extract, Transform
and Load. Differenti DB esterni possono essere interfacciati e alimentati dal modulo Historian
ETL.
External External External
DB1 DB2 DBn
ETL
Jul-15 eXPert SCADA - Product Description 32eXPert SCADA Moduli Principali– Historian ETL
Extract:
Estrazione dei dati da differenti DB sorgente
Consolidamento dei dati
Validazione dei dati
Transform:
Normalizzazione dei dati (es: eliminazione dei
duplicati)
Trasformazione e conversione dei dati in un formato
condiviso (es. per device)
Elaborazione dei dati a fini statistici (es. massimo,
minimo, media, deviazione standard, ecc.)
Raggruppamento dei dati
Load:
Esportazione dati verso DB esterni di destinazione
DB relazionali supportati: Oracle, SQL Server
33eXPert SCADA Moduli Principali – Reporting
Principali elementi del Modulo Reporting:
Accesso ai dati del database real-time di SCADA
Accesso ai dati del database archivi della stazione Historian
Consente la creazione di report da condividere:
Su disco come file in formato Excel o HTML
Su stampante fisica (locale, in rete o remota)
Inviati via e-mail ad una lista di distribuzione predefinita
Può essere installato in modalità singola o duale per garantire un’alta affidabilità del sistema
34eXPert SCADA Moduli Principali – Reporting
Il Modulo Reporting è basato su:
Un «Run-time Engine» che consente la generazione dei report:
In modo periodico: schedulato sulla base di intervalli/orari predefiniti
Su evento: basato su variabili d’impianto o attivato da logiche d’impianto
Un modulo di configurazione (nella stazione di ingegneria) che consente la
parametrizzazione del report in termini di :
Header e Footer
Dati contenuti nel database (real-time o storico) da estrarre
Modalità di generazione (periodico, su evento)
Formato di generazione (PDF, XML, XLS, …) con eventuale invio di mail in automatico
35eXPert SCADA Moduli Principali – Reporting
Le informazioni accessibili e inseribili nei report (real-time o storiche) sono:
Valore, unità di misura ed indicatori di qualità e di allarme (Flags) dei punti analogici
acquisiti, calcolati generici, calcolati standard e di diagnostica
Stato binario, stato in chiaro ed indicatori di qualità e di allarme (Flags) dei punti digitali
acquisiti, calcolati generici, calcolati standard e di diagnostica
Stato binario ed indicatori di qualità e di allarme (Flags) dei punti di tipo organo
Stringa in chiaro ed indicatori di qualità e di allarme (Flags) dei punti di tipo stringa
Descrizione, tempo del campione per tutti i tipi di punto
Ogni tipo di elaborazione consentita dal foglio di calcolo di supporto alla creazione del
report ed eseguita sui dati estratti
36eXPert SCADA Moduli Principali – Web HMI
Principali elementi del modulo Web HMI:
Connessioni HMI da remoto senza l’installazione di un software client sulla macchina degli
utenti
Gestione della policy di accesso attraverso «Utenti Concorrenti» in taglie di N. 5 utenti per
licenza
Possono essere utilizzate:
Le medesime interfacce in uso per l’HMI Client con eventuali restrizioni (es. solo lettura)
Creare pagine dedicate da utilizzare per l’accesso Web HMI
37eXPert SCADA Moduli Principali – Web HMI
La funzionalità può essere fornita
basandosi su:
Server dedicati o condivisi con altri
Moduli
Server in soluzione singola o
ridondata
38eXPert SCADA Disaster Recovery
La piattaforma eXPert SCADA gestisce in modo nativo soluzioni basate su architetture di
ridondanza «inter-sito» (Disaster Recovery Center), così che da una copia «gemella» o «ridotta»
del sistema di controllo principale il gestore degli impianti possa prendere il controllo degli stessi
quando il sito principale subisca un guasto completo e irreparabile.
I dati sono mantenuti allineati tra i due siti, in particolare:
Allineamento della configurazione d’impianto
Allineamento delle basi dati dinamiche
Allineamento delle basi dati storiche (database Oracle).
39eXPert SCADA Disaster Recovery
La filosofia operativa è la seguente ….
…. anche se nei più di 10 anni di applicazioni diverse architetture sono state implementate.
40eXPert SCADA Moduli Principali - Configurazione
La configurazione dei Moduli Run-Time della piattaforma eXPert SCADA è eseguita attraverso
l’ambiente Engineering Station che opera come «contenitore centralizzato» di tutte le
informazioni di set-up del sistema.
La suite di configurazione dispone dei seguenti servizi di base:
E’ gestita in modalità multiutente (con interlock per attività contemporanee)
E’ integrabile con Active Directory per una gestione unificata degli utenti e dei privilegi
Consente di gestire in modo coordinato più impianti all’interno di un singolo progetto
Consente di eseguire «snap-shot» di salvataggio della configurazione realizzata per poter
disporre di punti di ripristino intermedi
Gestisce in modo nativo l’allineamento e il «versioning» tra i due siti coinvolti in DR
41eXPert SCADA Moduli Principali - Configurazione
L’ambiente Engineering Station si compone di differenti tools che operano in modo integrato e
coordinato:
Net Editor : Definizione dell’architettura di rete del sistema
Page Editor: Definizione e modifica delle interfacce video HMI e delle variabili associate
Point Editor e Plant Editor : Gestione del Data Base dei punti d’impianto, driver di
comunicazione, archivi e gestione reperibili
GAPS, APS Editor : Definizione e debug in linea delle Logiche di Automazione
Report Editor: Definizione dei Report d’impianto
Distributed Plant Loader: Gestione automatica dei flussi di dati tra centri SCADA in
architetture gerarchiche e/o complesse
42eXPert SCADA Moduli Principali - Configurazione
43eXPert SCADA Moduli Principali - Configurazione
44eXPert SCADA Moduli Principali - Configurazione
45eXPert SCADA Moduli Principali - Configurazione
46Grazie per l’attenzione
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